基于plc交通燈控制畢業(yè)論文

1、<p>　　畢 業(yè) 設(shè) 計</p><p>　題目基于PLC交通燈控制 </p><p>　系別電氣工程系系 </p><p>　專業(yè)應(yīng)用電子技術(shù) </p><p><b>　　設(shè)計任務(wù)書</b></p><p&g

2、t;<b>　　設(shè)計題目：</b></p><p>　　基于PLC的交通燈控制</p><p><b>　　設(shè)計要求：</b></p><p>　　設(shè)計一個用PLC控制的十字路口交通燈的控制系統(tǒng)，其控制要求如下：</p><p>　　按一下啟動按鈕，信號燈系統(tǒng)按圖所示要求開始工作，按一下停止按鈕，所

3、有信號燈熄滅，如圖1.0所示。</p><p>　　圖1.0 交通燈自動運行的動作要求</p><p><b>　　設(shè)計進度要求：</b></p><p>　　第一周：選定畢業(yè)設(shè)計題目； </p><p>　　第二周：收集和查找相關(guān)資料；</p><p>　　第三周：硬件的分析和設(shè)計；</p

4、><p>　　第四周：軟件的分析和編譯程序；</p><p>　　第五周：上機調(diào)試并驗證結(jié)果；</p><p>　　第六周：撰寫畢業(yè)設(shè)計論文；</p><p>　　第七周：定稿畢業(yè)設(shè)計論文；</p><p>　　第八周：準備畢業(yè)答辯。</p><p>　　指導(dǎo)教師（簽名）：

5、 </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　交通信號燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對于疏導(dǎo)交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。為了實現(xiàn)交通道路的管理，力求交通管理先進性、科學化。</p><p>　　用可編程控制器實現(xiàn)交通管制的控制系統(tǒng)，以及該系統(tǒng)軟、硬件設(shè)計方法，實驗證明該系統(tǒng)實現(xiàn)簡單、經(jīng)濟，能夠

6、有效地疏導(dǎo)交通，提高交通路口的通行能力。分析了現(xiàn)代城市交通控制與管理問題的現(xiàn)狀，結(jié)合交通的實際情況闡述了交通燈控制系統(tǒng)的工作原理，給出了一種簡單實用的城市交通燈控制系統(tǒng)應(yīng)用于交通管理中，隨著科技的發(fā)展，可編程控制器的功能日益完善，加上小型化、價格低、可靠性高，在現(xiàn)代工業(yè)中的作用更加突出特別是由PLC實現(xiàn)的控制系統(tǒng)，普遍采用依據(jù)繼電接觸器控制系統(tǒng)電氣原理圖編制的梯形圖語言進行程序設(shè)計，結(jié)構(gòu)簡單，抗干擾能力強，運行穩(wěn)定可靠，可方便地設(shè)置定時

7、時間，編程容易，功能擴展方便，修改靈活等，并且有完善的自診斷和顯示功能，維修工作極為簡單因此現(xiàn)在越來越多地將PLC應(yīng)用于交通燈系統(tǒng)中。同時，PLC本身還具有通訊聯(lián)網(wǎng)功能，將同一條道路上的信號燈組成一局域網(wǎng)進行統(tǒng)一調(diào)度管理，可縮短車輛通行等候時間，實現(xiàn)科學化管理。</p><p>　　關(guān)鍵詞：交通燈，PLC，程序，設(shè)計</p><p><b>　　目 錄</b><

8、;/p><p><b>　　摘 要II</b></p><p>　　1 PLC的特點及應(yīng)用1</p><p><b>　　1.1概述1</b></p><p>　　1.2 PLC的基本結(jié)構(gòu)2</p><p>　　1.3 PLC的特點3</p><p

9、>　　1.4 PLC的工作原理4</p><p>　　1.5 PLC的主要性能指標4</p><p><b>　　2 硬件設(shè)計6</b></p><p>　　2.1 CPU226介紹6</p><p>　　2.2 主機CPU及擴展模塊的選擇10</p><p>　　2.3 控制系統(tǒng)

10、I/O分配表11</p><p>　　2.4 系統(tǒng)接線圖11</p><p><b>　　3 軟件設(shè)計13</b></p><p>　　3.1功能指令介紹13</p><p>　　3.2 PLC交通燈的控制梯形圖設(shè)計15</p><p><b>　　4 系統(tǒng)調(diào)試30</

11、b></p><p>　　4.1硬件調(diào)試30</p><p>　　4.2 軟件調(diào)試30</p><p><b>　　結(jié)　論32</b></p><p><b>　　致 謝33</b></p><p>　　1 PLC的特點及應(yīng)用</p><p

12、><b>　　1.1概述 </b></p><p>　　可編程控制器（Programmable Controller）是計算機家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller），簡稱PLC，它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天

13、這種裝置稱作可編程控制器，簡稱PC。但是為了避免與個人計算機（Personal Computer）的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱PLC。</p><p><b>　　PLC的應(yīng)用</b></p><p>　　目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。 <

14、;/p><p>　　1.開關(guān)量的邏輯控制 </p><p>　　這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設(shè)備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。</p><p><b>　　2.模擬量控制 </b></p>

15、<p>　　在工業(yè)生產(chǎn)過程當中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實現(xiàn)模擬量（Analog）和數(shù)字量（Digital）之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。PLC廠家都生產(chǎn)配套的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。 </p><p><b>　　3.運動控制</b></p><p>

16、　　PLC可以用于圓周運動或直線運動的控制。從控制機構(gòu)配置來說，早期直接用于開關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運動控制模塊。如可驅(qū)動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運動控制功能，廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。 </p><p><b>　　4.數(shù)據(jù)處理 </b></p><p>　

17、　現(xiàn)代PLC具有數(shù)學運算（含矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲在存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票?。?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，</p><p><b>　　5.通信及聯(lián)網(wǎng) </b><

18、;/p><p>　　PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計算機控制的發(fā)展，工廠自動化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接口，通信非常方便。</p><p>　　1.2 PLC的基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　PLC可編程序控制器主機的硬件電路由CPU、存儲器、基本I/O接口電

19、路、外設(shè)接口、電源等五部分組成。</p><p>　　實質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計算機其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計算機從結(jié)構(gòu)上分，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。</p><p><b

20、>　　1.中央處理器</b></p><p>　　CPU是可編程序控制器的控制中心，在系統(tǒng)監(jiān)控下工作，承擔將外部輸入信號的狀態(tài)寫入輸入映像寄存器區(qū)域，然后將結(jié)果送到輸出映像寄存器區(qū)域。CPU常用的微處理器有通用型微處理器、單片機和位片式計算機等。小型PLC的CPU多采用單片機或?qū)Ｓ肅PU；大型PKC的CPU多采用位片式結(jié)構(gòu)，具有高速數(shù)據(jù)處理能力。</p><p><

21、b>　　2.存儲器</b></p><p>　　可編程序控制器的存儲器由只讀存儲器ROM和隨機存儲器RAM兩大部分構(gòu)成。只讀存儲器ROM用以存放系統(tǒng)程序；中間運算數(shù)據(jù)和用戶程序存在隨機存儲器RAM中，斷電時，中間運算數(shù)據(jù)和用戶程序保存在只讀存儲器EEPROM或由高能電池支持的RAM中。</p><p>　　3.基本I/O接口電路</p><p>

22、<b>　　1) 輸入接口單元</b></p><p>　　PLC內(nèi)部輸入電路的作用是將PLC外部電路（如行程開關(guān)、按鈕、傳感器等）提供的符合PLC輸入電路要求的電壓信號，通過光耦電路送至PLC內(nèi)部電路。輸入電路通常以光電隔離和阻容濾波的方式提高抗干擾能力，輸入響應(yīng)時間一般在0.1s~15ms之間。多數(shù)PLC的輸入接口單元都相同，通常有兩種類型。一種是直流輸入；另一種是交流輸入。</p

23、><p><b>　　2) 輸出接口單元</b></p><p>　　PLC輸出電路用來將CPU運算的結(jié)果變換成一定形式的功率輸出，驅(qū)動被控負載（電磁鐵、繼電器、接觸器線圈等）。PLC輸出電路結(jié)構(gòu)形式分為繼電式、晶體管式和晶閘管輸出型三種。</p><p><b>　　3) 公共端點</b></p><p&

24、gt;　　通常將一組PLC輸入/輸出電路公共端與PLC內(nèi)部連在一起，以減少PLC外部接線。比如PLC一般以3、4個輸出接點為一組，在PLC內(nèi)部連成一個輸出公共端，公共端點之間是絕緣隔離的。分組后，不同組的負載可以采用不同的驅(qū)動電源。</p><p><b>　　4.接口電路</b></p><p>　　PLC接口電路分為I/O擴展接口電路和外設(shè)通信接口電路兩大類。&l

25、t;/p><p>　　1)I/O擴展接口電路</p><p>　　I/O擴展電路用于連接I/O擴展單元，可以用來擴充開關(guān)量I/O點數(shù)和增加模擬量的I/O端子。I/O擴展接口電路采用并行接口和串行接口兩種電路形式。</p><p>　　2)外設(shè)通信接口電路</p><p>　　外設(shè)通信接口電路用于連接手持編程器、其他圖形編程器和文本顯示器等，并能組

26、成PLC的控制網(wǎng)絡(luò)。PLC通過PC/PPI電纜或使用MPI卡同通過RS-485接口與電纜和計算機連接可以實現(xiàn)編程、監(jiān)控、聯(lián)網(wǎng)等功能。</p><p><b>　　5.電源</b></p><p>　　PLC內(nèi)部配有一個專用開關(guān)式穩(wěn)壓電源，將交流/直流供電電源轉(zhuǎn)化為PLC內(nèi)部電路需要的工作電源（5V直流）。當輸入端子為非干接點（無源接點）結(jié)構(gòu)時，為外部輸入元件提供24V

27、直流電源（僅供輸入端子使用）。</p><p>　　1.3 PLC的特點</p><p>　　1.可靠性高，抗干擾能力強；</p><p>　　2.通用性高，使用方便；</p><p>　　3.程序設(shè)計簡單，易學，易懂；</p><p>　　4.采用先進的模塊化結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)組合靈活方便；</p><p

28、>　　5.系統(tǒng)設(shè)計周期短；</p><p>　　6.安裝簡便，調(diào)試方便，維護工作量??；</p><p>　　1.4 PLC的工作原理</p><p><b>　　掃描工作方式</b></p><p>　　PLC的工作原理和計算機的工作原理基本上一致。但是工作方式有所不同，計算機采用的是等待命令的工作方式，而PLC采

29、用循環(huán)掃描的工作方式。</p><p>　　PLC有運行（RUN)與停止（STOP)兩種工作方式。處于停止工作模式時，PLC只進行內(nèi)部處理和通信服務(wù)等內(nèi)容。當處于運行工作模式時，PLC要進行內(nèi)部處理、通信服務(wù)、輸入處理、執(zhí)行程序和輸出處理的操作，然后按上述過程循環(huán)掃描工作。PLC的這種周而復(fù)始的循環(huán)工作方式稱為掃描工作方式。</p><p>　　循環(huán)掃描的工作方式是PLC的一大特點，也可以

30、說PLC是“串行”工作的，這種傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)“并行”工作有本質(zhì)的區(qū)別，PLC的串行工作方式避免了繼電器控制系統(tǒng)中觸點競爭和時序失配的問題。</p><p>　　1.5 PLC的主要性能指標</p><p>　　可編程控制器的種類很多，用戶服務(wù)可以根據(jù)控制系統(tǒng)的具體要求選擇不同技術(shù)性能指標的PLC?？删幊炭刂破鞯募夹g(shù)性能指標主要有以下幾個方面：</p><p>

31、<b>　　1.I/O點數(shù)</b></p><p>　　可編程控制器的I/O點數(shù)指外部輸入、輸出端子數(shù)量的總和，又稱主機的開關(guān)量I/O點數(shù)。它是描述PLC大小的一個重要參數(shù)。</p><p><b>　　2.存儲容量</b></p><p>　　PLC的存儲器由系統(tǒng)程序存儲器、用戶程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器三部分組成。PLC存

32、儲容量通常指用戶程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器容量之和，表征系統(tǒng)提供給用戶的可用資源，是系統(tǒng)性能的一項重要技術(shù)指標。</p><p><b>　　3.掃描速度</b></p><p>　　可編程控制器采用循環(huán)掃描工作方式。掃描速度與周期成反比。影響掃描速度的主要因素有用戶程序的長度和PLC產(chǎn)品的類型。PLC中CPU的類型、機器字長等直接影響PLC運算精度和運行速度。</

33、p><p><b>　　4.指令系統(tǒng)</b></p><p>　　指令系統(tǒng)是指PLC所有指令的總和?？删幊炭刂破鞯木幊讨噶钤蕉?，軟件功能就越強，但掌握應(yīng)用也相對較復(fù)雜。用戶應(yīng)根據(jù)實際控制要求選擇合適指令功能的可編程控制器。</p><p><b>　　5.可擴展性</b></p><p>　　小型PLC

34、的基本單元（主機）多為開關(guān)量I\O接口，各廠家在PLC基本單元的基礎(chǔ)上大力發(fā)展模擬量處理、高速處理、溫度控制、通信等智能擴展模塊。智能擴展模塊的多少及性能也已成為衡量PLC產(chǎn)品水平的標志。</p><p><b>　　6.通信功能</b></p><p>　　通信有PLC之間的通信和PLC與計算機或其他設(shè)備之間的通信。通信主要涉及通信模塊、通信協(xié)議和通信指令等內(nèi)容。

35、PLC的組網(wǎng)和通信能力也成為PLC產(chǎn)品水平的重要衡量指標之一。</p><p><b>　　2 硬件設(shè)計</b></p><p>　　2.1 CPU226介紹</p><p>　　S7--200系列PLC有CPU21X和CPU22X兩代產(chǎn)品，CPU21X系列PLC現(xiàn)在已經(jīng)很少用，CPU22X系列PLC用得較多，CPU22X型PLC有CPU222

36、、CPU224、CPU226四種基本型號。</p><p>　　CPU226具有24輸入、16輸出，共計40個數(shù)字量I\O點，13KB程序和數(shù)據(jù)存儲空間。可以連接7個擴展模塊，最大擴展248路數(shù)字量I\O或35路模擬量I\O點，也有高速計數(shù)和高速輸出端，同時增加了通信口的數(shù)量，使其通信能力大大增強。</p><p>　　1.CPU226系統(tǒng)的外形結(jié)構(gòu)中各部分的名稱及作用</p>

37、<p>　　1) 輸入端子。輸入24點共26個接線端子，名稱為I0.0--I0.7、I1.0--I1.7、I2.0--I2.7和公共端子1M、2M。用于連接主令信號及檢測信號，如啟停按鈕、行程開關(guān)、傳感器等，與PLC內(nèi)部的輸入位存儲器相對應(yīng)。</p><p>　　2) 傳感器電源端子。接線端子兩個，名稱為24V、0V，是PLC提供給傳感器的電源。</p><p>　　3) 輸

38、入狀態(tài)指示燈。當輸入信號由0變1后對應(yīng)指示燈亮。</p><p>　　4) 狀態(tài)指示燈。PLC狀態(tài)指示燈用于顯示電源、運行、停止等。</p><p>　　5) 通信口。用于通過通信電纜與上位計算機、其它PLC、變頻器或自控儀表連接。</p><p>　　6) 輸出狀態(tài)指示燈。用于顯示輸出信號的工作狀態(tài)。</p><p>　　7) PLC工作電

39、源輸入端。電源輸入端接線端子3個，名稱為L+、M、COM。輸入為110--240V的交流電。</p><p>　　8) 輸出端子。輸出16點共19個接線端子，名稱為Q0.0--Q0.7、Q1.0--Q1.7和公共端1L、2L、3L。用于連接被控對象，如接觸器、電磁閥、信號燈等。與PLC內(nèi)部的輸出位存儲器相對應(yīng)。</p><p>　　9) 擴展模塊。當PLC本身的點數(shù)不夠用時，可通過擴展接口

40、連接擴展模塊來完成不同的任務(wù)，如數(shù)字量和模擬量控制模塊。</p><p>　　10) 存儲器卡。該卡位可以選擇安裝擴展卡。如EEPROM存儲卡、電池和時鐘卡。</p><p>　　2.CPU226的主要技術(shù)指標</p><p>　　PLC的交通控制系統(tǒng)的主要技術(shù)指標如表2.1。</p><p>　　表2.1 主要技術(shù)指標</p>

41、<p>　　3.數(shù)據(jù)存儲區(qū)及元器件功能</p><p>　　1) 輸入繼電器（I）</p><p>　　每個輸入繼電器都有一個PLC的輸入端子對應(yīng)，它用于接收外部的開關(guān)信號。當外部的開關(guān)信號閉合，則輸入繼電器的線圈得電，在程序中其常開觸點斷開。這些觸點可以在編程時任意使用，使用次數(shù)不受限制。</p><p>　　在每個掃描周期的開始，PLC對個輸入點進行

42、采樣，并把采樣值送到輸入映像寄存器。PLC在接下來的掃描周期各階段不在改變輸入映像寄存器中的值，直到下一個掃描周期的輸入采樣階段。</p><p>　　2) 輸出繼電器（Q）</p><p>　　每個輸出繼電器都有一個PLC的輸出端子對應(yīng)。當通過程序使得輸出繼電器線圈得電時，PLC主機上的輸出端開關(guān)閉合，他可以作為控制外部負載的開關(guān)信號。同時在程序中其常開觸點閉合，常閉觸點斷開。這些觸點可

43、以在編程時任意使用，使用次數(shù)不受限制。</p><p>　　在每個掃描周期的輸入采樣、程序執(zhí)行等階段，并不把輸出結(jié)果信號直接送到輸出繼電器，而只是送到輸出映像寄存器，只有在每個掃描周期的末尾才將輸出映像寄存器中的結(jié)果信號幾乎同時送到輸出鎖存器，對輸出點進行刷新。</p><p>　　3) 通用輔助繼電器（M)</p><p>　　通用輔助繼電器如同繼電器控制系統(tǒng)中的

44、中間繼電器，在PLC中沒有輸入、輸出端與之對應(yīng)，因此通用輔助繼電器的線圈不直接受輸入信號的控制，其觸點不能驅(qū)動外部負載，外部負載必須由輸出繼電器的外部硬接點來驅(qū)動。輔助繼電器的常開常閉接點在PLC的梯形圖中可以無限次自由使用。</p><p>　　4) 特殊標志繼電器（SM)</p><p>　　有些輔助繼電器具有特殊功能或用來存儲系統(tǒng)的狀態(tài)變量、有關(guān)的控制參數(shù)和信息。用戶可以通過特殊標志

45、位來溝通PLC與被控程序?qū)崿F(xiàn)一定的控制動作，用戶也可以通過直接設(shè)置某些特殊標志位來使設(shè)備實現(xiàn)某種功能。例如：</p><p>　　SM0.0 當PLC處于運行狀態(tài)時，該位置1</p><p>　　SM0.5 提供0.5S高電平0.5S低電平，呈現(xiàn)方波，及占空比為50%。</p><p>　　5) 順序控制繼電器（S)</p><p>　　

46、順序控制繼電器就是根據(jù)順序控制的特點和要求設(shè)計的。順序控制繼電器區(qū)是S7--200CPU為順序控制繼電器的數(shù)據(jù)而建立的一個存儲區(qū)，用S表示。在順序控制過程中，用于組織步進過程的控制?？梢园次弧⒆止?jié)、字、雙字四種方式來存取。</p><p><b>　　6) 定時器（T)</b></p><p>　　定時器是PLC中重要的編程元件，是累計時間增量的內(nèi)部器件。定時器的工作

47、過程與繼電器控制系統(tǒng)的時間繼電器基本相同。使用時要提前輸入時間預(yù)設(shè)值。當定時器的當前值達到預(yù)設(shè)值時，他的常開觸點閉合，常閉觸點斷開，利用定時器的觸點就可以得到控制所需要的延時時間。</p><p><b>　　7) 計數(shù)器（C）</b></p><p>　　計數(shù)器用來累計輸入脈沖的次數(shù)。它是應(yīng)用非常廣泛的編程元件，經(jīng)常用來對產(chǎn)品進行計數(shù)或進行特定功能的編程。使用時要提

48、前輸入他的設(shè)定值。當輸入觸發(fā)條件滿足時，計數(shù)器開始累計他的輸入端脈沖電位上升沿的次數(shù)，當計數(shù)器計數(shù)達到設(shè)定的設(shè)定值，其常開觸點閉合，常閉觸點斷開。</p><p>　　4.CPU226編程元器件的有效范圍</p><p>　　PLC的交通控制系統(tǒng)的編程元器件的有效范圍如表2.2。</p><p>　　表2.2 編程元器件表的有效范圍</p><p

49、>　　2.2 主機CPU及擴展模塊的選擇</p><p>　　經(jīng)綜合價格，性能考慮，應(yīng)參照主機類型表2.3，根據(jù)設(shè)計要求有2個輸入端及22個輸出端的需要，設(shè)計中主機選用CPU226，CPU226的輸入輸出端點比較多，共有I0.0-2.7共24個輸入，Q0.0-Q1.7共16個輸出點。CPU226的24個輸入點可以滿足本設(shè)計中2個輸入點的需求，但是16個輸出點不能滿足本設(shè)計22個輸出點的需求。</p&g

50、t;<p>　　表2.3 主機類型表</p><p>　　根據(jù)本設(shè)計輸出端口、電流流量的需求及價格比較，可選擴展模塊如表2.4，經(jīng)比較后在設(shè)計中選用了1個8輸出端口 電流為50mA的EM222擴展模塊。</p><p>　　表2.4 擴展模塊表</p><p>　　2.3 控制系統(tǒng)I/O分配表</p><p>　　PLC的交通控

51、制系統(tǒng)的I/O端口分配如表2.5。</p><p>　　表2.5 I/O端口分配表</p><p><b>　　2.4 系統(tǒng)接線圖</b></p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)要求和所需要的硬件，系統(tǒng)數(shù)字量輸入點總計2個點，輸出點總計22個點。綜合考慮到系統(tǒng)的性價比和系統(tǒng)的可擴展性，輸入、輸出點留出一定的富裕量，因此PLC選擇SIEMENS的S7-20

52、0系列的CPU226繼電器輸出型和數(shù)字量擴展模塊EM222，輸入、輸出端子電氣接線圖如下圖2.1所示。</p><p>　　圖2.1 系統(tǒng)硬件連接圖</p><p><b>　　3 軟件設(shè)計</b></p><p><b>　　3.1功能指令介紹</b></p><p>　　在設(shè)計中我所使用的功能數(shù)

53、據(jù)轉(zhuǎn)換指令、七段顯示譯碼指令、字節(jié)與字整數(shù)之間的轉(zhuǎn)換、TON定時器、循環(huán)右移指令、減計數(shù)器（CTD）具體如下。</p><p><b>　　1.數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換指令 </b></p><p>　　BCD碼轉(zhuǎn)換指令如圖3.1所示，此指令作用是當使能輸入有效時，將整數(shù)輸入數(shù)據(jù)IN轉(zhuǎn)換成BCD碼類型，并將結(jié)果送到OUT輸出。</p><p>　　圖3.1 B

54、CD碼轉(zhuǎn)換指令</p><p>　　2.七段顯示譯碼指令 </p><p>　　七段顯示譯碼指令如圖3.2所示，此指令作用是當使能輸入有效時，將字節(jié)型輸入數(shù)據(jù)IN的低四位有效數(shù)字產(chǎn)生相應(yīng)的七段顯示碼，并將其輸出到OUT指定的單元</p><p>　　圖3.2 七段顯示譯碼指令</p><p>　　3.字節(jié)與字整數(shù)之間的轉(zhuǎn)換 </p&

55、gt;<p>　　字節(jié)與字整數(shù)轉(zhuǎn)換指令圖如圖3.3所示，此指IN轉(zhuǎn)換成字節(jié)類型， 并將結(jié)果送到OUT輸出。</p><p>　　圖3.3 字節(jié)與字整數(shù)轉(zhuǎn)換指令</p><p>　　4.通電延時型定時器</p><p>　　通電延時型定時器如圖3.4所示，此指令作用IN端為輸入端，用于連接驅(qū)動定時器線圈的信號；PT端為設(shè)定端，

56、用于標定定時器的設(shè)定值。當連接于IN端的觸點閉合時，定時器開始計時，當前值逐漸增長；當累積時間達到設(shè)定值PT時，定時器的狀態(tài)被置1（線圈得電），動合觸點閉合，當連接于IN端的觸點斷0（線圈失電）。</p><p>　　圖3.4 通電延時型定時器</p><p>　　5.循環(huán)右移指令 </p><p>　　循環(huán)右移指令如圖3.5所示，此指令作用當使能輸入有效時，字節(jié)

57、、字、或雙字節(jié)IN數(shù)據(jù)循環(huán)右移N個位后，將其結(jié)果輸出到OUT所指定的存儲單元中，并將最后一次移出位送SM1.1。</p><p>　　圖3.5 循環(huán)右移指令</p><p>　　6.減計數(shù)器（CTD）</p><p>　　減計數(shù)器指令如圖3.6所示，此指令作用當使能輸入(LD)有效時，計數(shù)器把預(yù)置值（PV）裝入當前值存儲器，計數(shù)器狀態(tài)位復(fù)位（置0）。當CD端每一個輸

58、入脈沖上升沿來時，減計數(shù)器的當前值從預(yù)置值開始遞減計數(shù)，當前值等于0時，計數(shù)器狀態(tài)位置位（置1），停止計數(shù)。</p><p><b>　　圖3.6 減計數(shù)器</b></p><p>　　3.2 PLC交通燈的控制梯形圖設(shè)計</p><p>　　PLC交通燈的控制的程序梯形圖如圖3.7所示。本程序簡潔易懂、便于修改、使用性強、條理性強。</

59、p><p>　　圖3.7 PLC交通燈的控制的程序梯形圖</p><p><b>　　4 系統(tǒng)調(diào)試</b></p><p><b>　　4.1硬件調(diào)試</b></p><p>　　根據(jù)電氣接線圖安裝接線，PLC實際接線時，還應(yīng)考慮到以下幾個方面：</p><p>　　1.應(yīng)有電

60、源輸入線，通常為220V、50HZ交流電源，允許電源有一定的浮動范圍。并且必須有保護裝置，如熔斷器等。若是干擾較強或?qū)煽啃砸蠛芨叩膱龊?，?yīng)在PLC的電源輸入端加裝帶屏蔽層的隔離變壓器和低通濾波器。</p><p>　　2.輸入端子八個為一組，公用一個COM端。PLC應(yīng)單獨接地，不要和其他電器元件共用接地線，接地線面積應(yīng)大于2mm²，并盡可能靠近PLC。</p><p>　　3

61、.PLC輸出端接有線圈和電磁閥等感性元件時必須加保護電路，例如并接阻容吸收回路（對于交流電源）或續(xù)流二極管（對于支流電源）。</p><p><b>　　4.2 軟件調(diào)試</b></p><p>　　用編程工具將用戶程序輸入計算機，經(jīng)過反復(fù)編輯、編譯、下載、調(diào)試、運行，直至運行正確。</p><p>　　打開梯形圖編輯器將程序輸入電腦。程序輸入

62、完成后，用CPU的下拉菜單或工具條中編譯快捷按鈕對程序進行編譯，編譯后在顯示器下方的輸入窗口顯示編譯結(jié)果，并能明確的指出錯誤的網(wǎng)絡(luò)段，可以根據(jù)錯誤的提示對程序進行修改，然后再編譯，一直到編譯無誤。</p><p>　　程序編譯成功后，單擊標準工具條中下載快捷按鈕打開文件菜單，選擇下載項，彈出對話框，經(jīng)選定程序塊、數(shù)據(jù)塊、系統(tǒng)塊等下載內(nèi)容后，按確認按鈕將選中內(nèi)容下載到PLC的存儲器上。</p><

63、;p>　　當PLC工作方式開關(guān)在TERM位置時還可用STEP—MICRO/WIN32的菜單命令或快捷按鈕都可以對CPU工作方式進行軟件設(shè)計。</p><p>　　使用程序編輯器還可以在PLC運行監(jiān)視程序執(zhí)行的過程和各元件的狀態(tài)及數(shù)據(jù)，打開調(diào)試菜單選中程序狀態(tài)。這時閉合觸點和通電線圈內(nèi)部顏色變藍。在PLC的運行工作狀態(tài)隨輸入條件的改變定時及計數(shù)過程的運行，每個掃描周期的輸入階段將各個期間的狀態(tài)刷新，同時還可以

64、動態(tài)顯示各個定時與計數(shù)器的當前值，以便在線動態(tài)觀察程序的運行，出現(xiàn)錯誤易于發(fā)現(xiàn)更改。在STOP狀態(tài)下對程序進行修改編輯，重新編譯、下載、監(jiān)視運行，如此反復(fù)修改調(diào)試，直到得到正確運行結(jié)果。</p><p>　　在最初的調(diào)試過程中因為所選用的主機擴展模塊無法提供，所以我們把數(shù)碼顯示倒計和交通燈的閃亮分開來調(diào)試，在大二學習PLC課程時，交通燈的閃亮我們曾做過課程設(shè)計所以這部分并沒有花太多的時間。在調(diào)試數(shù)碼管倒計顯示時遇

65、到的困難就比較大了，在最初寫程序時因為沒有分析清楚七段顯示譯碼指令輸出的是字節(jié)還是字，結(jié)果在調(diào)試時根本無法成功的下載，編譯中有一錯誤總是修正不過來，后來經(jīng)過老師和同學的幫忙后，才算是把錯誤找出來準確的修改了。</p><p>　　數(shù)碼管倒計剛開始的初值本應(yīng)是在減計數(shù)器中所賦予的初值顯示，但在程序循環(huán)執(zhí)行第一遍后，之后所送的初值顯示都會比原來的值少1。所以又經(jīng)過重新修改程序后循環(huán)才出現(xiàn)理想狀態(tài)。</p>

66、<p><b>　　結(jié)　論</b></p><p>　　本系統(tǒng)主要以PLC為核心，利用PLC的強大的控制功能，實現(xiàn)了對交通燈的控制。</p><p>　　利用梯形圖程序可以很直觀的看出運行過程。利用可編程控制器控制交通燈，具有接線簡單、編程直觀、擴展容易等特點。調(diào)試結(jié)果表明，在適應(yīng)性、精確性和可靠性方面，到達到了設(shè)計的要求，表明該設(shè)計方案是可行的。<

67、;/p><p>　　交通燈的設(shè)計課題，詳細介紹了PLC的結(jié)構(gòu)配置、工作原理、編程方法和通信等內(nèi)容；并在此基礎(chǔ)上介紹了PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計原則、設(shè)計步驟、硬件設(shè)計、軟件設(shè)計等；最后在實例中介紹常用PLC的型號和資源配置。</p><p>　　本課程是以實際生活中的設(shè)計,運行、管理,維護安裝為目的，培養(yǎng)學生應(yīng)用 PLC解決實際問題和獨立工作的能力，培養(yǎng)實事求是、嚴肅認真、細致踏實的工作作風，為將來

68、從事自動化設(shè)備的生產(chǎn)、調(diào)試、安裝打下必要的基礎(chǔ)。使我們熟練掌握 PLC的硬件配線，熟悉PLC的編程規(guī)則，熟悉編程軟件的使用，掌握應(yīng)用PLC解決生產(chǎn)實際問題的方法及步驟。通過設(shè)計，學會觀察、調(diào)查研究、搜集資料、整理報告的方法，提高分析問題的能力。</p><p>　　通過本設(shè)計，我學習到了很多東西，在工作的細心上也得到了提高。并且，更了解了有關(guān)可編程控制器的功能。我選擇這個設(shè)計，也是為了彌補以前學習上的不足。這次設(shè)

69、計，使我了解到老師的用心良苦，并且從老師那學到了很多寶貴的東西。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　在這篇畢業(yè)論文完成之際，借此機會我想向在我做畢業(yè)設(shè)計的過程中給我?guī)椭椭С值睦蠋熞约巴瑢W們表示衷心的感謝！</p><p>　　通過這次畢業(yè)設(shè)計，使我得到了一次用專業(yè)知識、專業(yè)技能分析和解決問題全面系統(tǒng)的鍛煉。使我

70、在元器件的基本原理、元器件的應(yīng)用方面都能向前邁了一大步，為日后成為合格的應(yīng)用型人才打下良好的基礎(chǔ)。在設(shè)計中也發(fā)現(xiàn)了自己的不少缺陷也為我在以后的學習中有方向有目的獼補自己的不足。</p><p>　　李老師一絲不茍的作風，嚴謹求實的態(tài)度，踏踏實實的精神，不僅授我以文，而且教我做人，雖歷時三載，卻給以終生受益無窮之道。李老師的感激之情是無法用言語表達的。</p><p>　　在此，我還要感謝在

71、一起愉快的度過大學生生活的電氣工程系全體老師和同門，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個一個的困難和疑惑，直至本文的順利完成。特別要感謝的是我的父母和家人!感謝父母在我成長的道路上給予的無私的愛，他們的理解和全力支持使我的畢業(yè)論文得以順利完成。參考文獻</p><p>　　[1] 胡滿紅主編. 電氣控制與PLC .鄭州：大象出版社，2008</p><p>　　[2] 王成福主編.可編

72、程序控制器原理及應(yīng)用.北京：機械工業(yè)出版社，2006</p><p>　　[3] 周淑珍、高鴻斌主編.PLC分析與設(shè)計應(yīng)用.北京：電子工業(yè)出版社，2004</p><p>　　[5] 王玉中主編.電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù).河南：河南科學技術(shù)出版社，2006</p><p>　　[6] 孫平主編.可編程序控制器原理及應(yīng)用，北京：高等教育出版社，2003</p&g

73、t;<p>　　[7] 江秀漢、湯楠主編.可編程序控制器原理及應(yīng)用.西安：西安電子科技大學出版社，2003</p><p>　　[8] 劉敏主編.可編程序控制器技術(shù).北京：機械工業(yè)出版社，2001</p><p>　　[9] 鄒其洪、黃智偉、高嵩、等編著.電工電子實驗與計算機仿真[M].電子工業(yè)出版社，2005</p><p>　　[10] 林明星主編